开关电源噪声发生的原因

出处:conwh 发布于:2009-02-27 10:56:10

  图1为开关电源的基本工作示意图。其中,图1(a)所示为开关电源电路的基本构成,VF1起开关作用,它的通/断控制U1使其变为脉冲电压。L1和C1构成平滑电路,它们将该脉冲电压变为平滑的直流电压。在VF1截止时间,扼流圈L1释放能量为负载供电,但供给负载的能量要通过续流二极管VD1形成回路。开关电源的输出电压Uo为


开关电源的基本工作示意图

  (a)电路;(b)非稳定输入电压;(c)开关工作;(d)稳定电压

  图1 开关电源的基本工作示意图

  例如,输入电压UI变化时,为了保持输出电压Uo稳定,只要根据输入电压变化量ΔUI改变VF1的导通时间ΔTON,即脉冲宽度,就可以控制输出电压基本不变。

  然而,开关电源一般以20kHz的频率进行开关工作,也就是说,开关电源是一种使电压与电流急剧变化而进行控制的装置。因此,许多因素都会使开关电源产生噪声,如开关管通/断时产生的高频噪声。图2所示为用MOSFET(VF1)开关管的通/断控制电感L(变压器)的典型电路及浪涌电压,可以说,所有的开关电源的电路中都是这种电感和电容构成的负载。这样,开关电源工作时,其电路内部的电压与电流都是快速变化,因此,分布电感要产生噪声,即UL=Ldi/dt。另外,高速二极管的电流急剧变化时也会产生噪声。

  (a)开关电路;(b)浪涌电压

  图2 开关电路及浪涌电压

  对于同样的电路,由于设计者不同,完成的产品其性能会有差异。原因是印制电路板的元器件配置布局等因设计者不同而异,由此使实际电路中的共用阻抗的耦合、电容耦合、电磁感应等条件也不同而引起的。也就是说,对于相同电路的开关电源,由于生产厂家或设计者不同其性能会有很大差异。

  对于市售的电源模块,很多情况下其内部原理图与布局图是不公开的,因此,作为黑匣子处理时需要注意。连续使用同一厂家标准产品时,由于厂家降低成本等原因,有时产品不改变外观,而改变了内部电路或印制电路板,这种改变有可能引起噪声故障,因此,需要与厂家保持密切联系。

  为了防止噪声引起的故障,在实施的产品质量管理、独立进行噪声特性的测量的同时,还需要了解开关电源与噪声之间的关系。
  


  
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